WO2013127606A1 - Schrumpffutter mit werkzeugkühlung - Google Patents

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WO2013127606A1 PCT/EP2013/052266 EP2013052266W WO2013127606A1 WO 2013127606 A1 WO2013127606 A1 WO 2013127606A1 EP 2013052266 W EP2013052266 W EP 2013052266W WO 2013127606 A1 WO2013127606 A1 WO 2013127606A1
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Franz Haimer
Josef Haimer
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Haimer Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a shrink chuck with tool cooling according to the preamble of claim 1.
  • Shrink-fit chucks are known from WO 2010/022875 AI, in which a storage and collecting space for a coolant supplied by means of coolant channels are arranged in the front part of the shrinkage chuck within the receiving opening.
  • the storage and collecting space is separated by a ring land from the free end face of the shrink chuck, wherein between the ring land and a clamped tool, an annular gap is present.
  • These shrink chucks are designed in such a way that the coolant supplied via the coolant channels to the accumulation and collecting chamber exits only through the annular gap to the front of the tool to form a closed coolant jacket around the tool.
  • the coolant is guided here substantially along the tool shaft and the possibilities of beam guidance to the tool are limited.
  • the object of the invention is to provide a shrink chuck of the type mentioned, which is inexpensive to produce and still allows optimal cooling of the tools.
  • the inner diameter of the annular web delimiting the storage and collecting space to the front is adapted to the inner diameter of the receiving opening such that, if possible, there is no annular gap between the annular web and the tool shaft.
  • a coolant can be conducted in a simple and effective manner without coolant loss to the outlet openings provided in the annular web, and from there can be directed to the areas to be cooled.
  • Ideally should no annular gap between the annular web and the tool shank exist, so that the entire coolant exits through the Auslassöff.
  • the cross-section of the annular gap should be less than 20% of the total cross section of the outlet openings.
  • the inner diameter of the annular web correspond to the inner diameter of the dividendöff ung.
  • the annular web is formed by a arranged at the front end of the receiving body and fixedly connected to this cover.
  • the cover plates can with outlet openings of various shapes to the different requirements, e.g. the length and diameter of the tools to be adjusted. Due to an inseparable connection of the receiving body with the cover plate, a permanent fixation with a correspondingly low failure probability of the connection is additionally provided.
  • the annular web can also be designed in one piece with the receiving body.
  • Precise positioning of the cover disc can be achieved by inserting it into a corresponding depression on the front side of the base body.
  • the cover plate is welded to the receiving body, resulting in a stable and good sealing connection.
  • the outlet ports may be formed by slots, slots, bores and the like or by a combination thereof.
  • the outlet openings may also be designed to allow the escape of coolant at various angles relative to the shrink chuck. This can be achieved, for example, in that the outlet openings designed as bores have different angles with respect to the center axis of the shrinkage chuck. As a result, a targeted beam guidance on certain parts of the tool and / or the workpiece is possible.
  • the one or moredeffenzuFINattie may be formed as a bore within the receiving body or as longitudinal grooves on the inner circumference of the receiving opening.
  • the outlet openings are offset relative to thedeschzu GmbHkanälen in the circumferential direction of the receiving body partially or completely against each other. This allows an optimal storage effect within the storage and collecting space and a more uniform distribution of the coolant can be achieved on the outlet openings.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a shrink chuck in a perspective
  • FIG. 2 shows the shrinkage chuck of FIG. 1 in a longitudinal section
  • FIG. 3 shows a cover disk of the shrinkage chuck of FIG. 1 in a front view
  • Figure 4 is an enlarged detail view Y of Figure 2;
  • Figure 6 is an enlarged detail view X of Figure 5;
  • Figure 7 shows a second embodiment of a cover plate in a front view and 8 shows a third embodiment of a cover plate in a front view and in sectional views.
  • Figure 1 shows a shrink chuck 1 with a receiving body 2, which contains a receiving opening 3 for a tool shank of a tool.
  • a receiving body 2 which contains a receiving opening 3 for a tool shank of a tool.
  • cover plate 4 At the front end of the receiving body 2 with the receiving body 2 inextricably connected cover plate 4 is arranged with a plurality of slit-shaped outlet openings 5.
  • a plurality of circumferentially spaced radial bores 6 are further provided for the supply of a coolant.
  • the receiving body 2 has in the front region of the receiving opening 3 a storage and collecting space 7 designed as an annular groove.
  • the cover plate 4 forms an inwardly projecting annular web 8, which limits the storage and collecting space 7 to the front and the tool shank out.
  • the inner diameter of the annular web 8 corresponds to the inner diameter of the receiving opening 3, so that there is no annular gap between the annular web 8 and the tool shank after the shrinking of the tool.
  • the cover plate 4 is inserted into a recess 9 at the front of the receiving body 2 and is e.g. undetachably connected by welding to the receiving body 2.
  • the cover plate 2 the deformation of the receiving body 2 in the required for shrinking of the tool in the receiving body 2 heating and cooling join in accordance and also the ring land 8 can get as far as possible after installation of the tool to the tool shank after shrinking the tool.
  • the coolant supplied to the storage and collecting space 7 is to exit via the slot-shaped outlet openings 5 and not via an annular gap between the annular web 8 and the tool shank.
  • bores extending in the longitudinal direction within the receiving body 2 are arranged as coolant supply passages 10, which extend from the radial bores 6 as far as the storage and collecting space 7.
  • a coolant in the storage and collecting space 7 and from there via the slot-shaped outlet openings 5 are directed to a tensioned in the receiving body 2 tool.
  • the outlet openings 5 extend in the form of longer and narrow slits in the annular web 8 formed by the cover plate 4 from the inner circumference in the radial direction radially outward.
  • FIG. 5 shows a receiving body 2 of a further exemplary embodiment of a shrinkage chuck according to the invention.
  • the coolant supply channels 10 are formed as longitudinal grooves on the inner circumference of the receiving opening 3.
  • the coolant supply ducts 10 designed as longitudinal grooves extend from a rear extended region 11 of the receiving opening 3 to the storage and collecting space 7. The coolant is also guided here through the coolant supply ducts 10 to the storage and collecting space 7.
  • FIG. 6 shows that a recess 9 for receiving a cover disk 4 is also provided there on the front side of the receiving body 2.
  • the storage and collecting space 7 may have a plurality of stages with different diameters in order to achieve an optimal storage and collecting effect and thus a uniform distribution of the coolant flow to the outlet openings 5.
  • the coolant supply ducts 10 designed as longitudinal grooves continue to some extent also into the storage and collecting space 7, whereby likewise a favorable distribution of the coolant flow is achieved.
  • FIGS. 7 and 8 show further embodiments of cover disks 4 with outlet openings 5 of different shapes.
  • T-shaped slots are shown extending radially outwardly from the inner circumference.
  • FIG. 8 shows a plurality of bores arranged in circular patterns, which have different angles with respect to the center axis of the cover disk 4. As a result, different areas of the tool can be cooled specifically. It will be appreciated that the shape, number, size and orientation of the outlet ports can be used to tailor the coolant supply to the tool to a variety of requirements. The invention is not limited to those described above and illustrated in the drawings

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schrumpffutter (1) mit einem Aufnahmekörper (2), einer im Aufnahmekörper (2) angeordneten Aufnahmeöffnung (3) für einen Werkzeugschaft, einem im vorderen Bereich der Aufnahmeöffnung (3) angeordneten Stau- und Sammelraum (7) und mindestens einem zu dem Stau- und Sammelraum (7) führenden Kühlmittelzufuhrkanal (10), wobei der Stau- und Sammelraum (7) durch einen am vorderen Ende der Aufnahmeöffnung (3) angeordneten Ringsteg (8) nach vorne begrenzt wird. Erfindungsgemäß ist der Innendurchmesser des Ringstegs (8) so an den Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung (3) angepasst ist, dass zwischen dem Ringsteg (8) und dem Werkzeugschaft möglichst kein Ringspalt besteht, wobei im Ringsteg (8) mehrere Auslassöffnungen (5) für den Austritt eines über den Kühlmittelzufuhrkanal (10) in den Stau- und Sammelraum (7) geleiteten Kühlmittels nach außen vorgesehen sind.

Description

Schrumpffutter mit Werkzeugkühlung
Die Erfindung betrifft ein Schrumpffutter mit Werkzeugkühlung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der WO 2010/022875 AI sind Schrumpffutter bekannt, bei welchen im vorderen Teil des Schrumpffutters innerhalb der Aufnahmeöffnung ein Stau- und Sammelraum für eine mittels Kühlmittelkanälen zugeführten Kühlflüssigkeit angeordnet sind. Der Stau- und Sammelraum ist durch einen Ringsteg von der freien Stirnseite des Schrumpffutters getrennt, wobei zwischen dem Ringsteg und einem eingespannten Werkzeug ein Ringspalt vorhanden ist. Diese Schrumpffutter sind so konzipiert, dass das über die Kühlmittelkanäle dem Stau- und Sammelraum zugeführte Kühlmittel ausschließlich über den Ringspalt nach vorne zum Werkzeug hin austritt um einen geschlossenen Kühlmittelmantel um das Werkzeug zu bilden. Allerdings wird das Kühlmittel hier im Wesentlichen entlang des Werkzeugschafts geführt und die Möglichkeiten der Strahlführung zum Werkzeug sind beschränkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schrumpffutter der eingangs genannten Art zu schaffen, das kostengünstig herstellbar ist und dennoch eine optimale Kühlung der Werkzeuge ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Schrumpffutter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unter anspräche. Bei dem erfindungsgemäßen Schrumpffutter ist der Innendurchmesser des den Stau- und Sammelraum nach vorne begrenzenden Ringstegs so an den Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung angepasst, dass möglichst kein Ringspalt zwischen dem Ringsteg und dem Werkzeugschaft besteht. Beim Schrumpfvorgang macht der Ringsteg die Verformung des Aufnahmekörpers mit, so dass ein problemloses Einführen bzw. Entnehmen eines Werkzeugs ermöglicht wird und nach dem Einschrumpfen ein möglichst geringer Spalt zwischen dem Ringsteg und dem Werkzeugschaft besteht. Dadurch kann ein Kühlmittel auf einfache und effektive Weise ohne Kühlmittelverlust zu den im Ringsteg vorgesehenen Auslassöffnungen geleitet und von dort gezielt an die zu kühlenden Bereiche geführt werden. Idealerweise sollte kein Ringspalt zwischen dem Ringsteg und dem Werkzeugschaft bestehen, so dass die gesamte Kühlflüssigkeit durch die Auslassöff ungen austritt. Falls jedoch durch fertigungsbedingte Toleranzen dennoch ein kleiner Spalt zwischen dem Ringsteg und dem Werkzeugschaft besteht, sollte der Querschnitt des Ringspalts kleiner als 20% des Gesamtquerschnitts der Auslassöffnungen betragen.
In einer möglichen Ausführung kann z.B. der Innendurchmesser des Ringstegs dem Innendurchmesser der Aufnahmeöff ung entsprechen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Ringsteg durch eine am vorderen Ende des Aufnahmekörpers angeordnete und mit diesem fest verbundene Deckscheibe gebildet. Dadurch können unterschiedliche Schrumpffutter besonders rational und kostengünstig hergestellt werden. Es sind lediglich unterschiedlich gestaltete Deckscheiben erforderlich um in Verbindung mit einheitlichen Aufnahmekörpern kostengünstige, individuell an den jeweiligen Anwendungsbereich angepasste Schrumpffutter zu ermöglichen. Die Deckscheiben können mit Auslassöffnungen unterschiedlichster Form an die unterschiedlichen Anforderungen, z.B. die Länge und den Durchmesser der Werkzeuge, angepasst werden. Durch eine unlösbare Verbindung des Aufnahmekörpers mit der Deckscheibe ist zudem eine dauerhafte Fixierung mit einer entsprechend geringen Ausfallwahrscheinlichkeit der Verbindung gegeben. Der Ringsteg kann aber auch einteilig mit dem Aufnahmekörper ausgeführt sein.
Eine genaue Positionierung der Deckscheibe kann dadurch erreicht werden, dass sie in eine entsprechende Vertiefung an der Vorderseite des Grundkörpers eingesetzt wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Deckscheibe mit dem Aufnahmekörper verschweißt, wodurch sich eine beständige und gut abdichtende Verbindung ergibt. Die Auslassöffhungen können durch Schlitze, Langlöcher, Bohrungen und dergleichen oder durch eine Kombination aus diesen gebildet sein. Hierdurch wird eine optimale Anpassung an die jeweiligen Anforderungen der Kühlmittelführung an das Werkzeug und/oder Werkstück ermöglicht. Die Auslassöffnungen können zudem so gestaltet sein, dass sie den Austritt von Kühlmittel in verschiedenen Winkeln im Bezug auf das Schrumpffutter ermöglichen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die als Bohrungen ausgeführten Auslassöffnungen verschiedene Winkel im Bezug auf die Mittelachse des Schrumpffutters aufweisen. Hierdurch wird eine gezielte Strahlführung auf bestimmte Teile des Werkzeugs und/oder des Werkstücks ermöglicht.
Der oder die Kühlmittelzuführkanäle können als Bohrung innerhalb des Aufnahmekörpers oder auch als Längsnuten am Innenumfang der Aufnahmeöffnung ausgebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführung sind die Auslassöffnungen gegenüber den Kühlmittelzuführkanälen in Umfangsrichtung des Aufnahmekörpers zum Teil oder vollständig gegeneinander versetzt. Dadurch kann eine optimale Stauwirkung innerhalb des Stau- und Sammelraums und eine gleichmäßigere Verteilung des Kühlmittels auf die Auslassöffnungen erreicht werden.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schrumpffutters in einer Perspektive;
Figur 2 das Schrumpffutter von Figur 1 in einem Längsschnitt;
Figur 3 eine Deckscheibe des Schrumpffutters von Figur 1 in einer Vorderansicht;
Figur 4 eine vergrößerte Detailansicht Y von Figur 2;
Figur 5 Aufnahmekörper eines zweiten Ausführungsbeispiels
Schrumpffutters in einem Längsschnitt;
Figur 6 eine vergrößerte Detailansicht X von Figur 5;
Figur 7 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Deckscheibe in einer Vorderansicht und Figur 8 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Deckscheibe in einer Vorderansicht und in Schnittansichten.
Figur 1 zeigt ein Schrumpffutter 1 mit einem Aufnahmekörper 2, der eine Aufnahmeöffnung 3 für einen Werkzeugschaft eines Werkzeugs enthält. An dem vorderen Ende des Aufnahmekörpers 2 ist eine mit dem Aufnahmekörper 2 unlösbar verbundene Deckscheibe 4 mit mehreren schlitzfömigen Auslassöffnungen 5 angeordnet. In dem Aufnahmekörper 2 sind ferner mehrere in Umfangsrichtung beabstandete radiale Bohrungen 6 für die Zuführung eines Kühlmittels vorgesehen.
Wie besonders aus den Figuren 2 und 4 hervorgeht, weist der Aufnahmekörper 2 im vorderen Bereich der Aufnahmeöffnung 3 einen als Ringnut ausgeführten Stau- und Sammelraum 7 auf. Die Deckscheibe 4 bildet einen nach innen ragenden Ringsteg 8, welcher den Stau- und Sammelraum 7 nach vorne und zum Werkzeugschaft hin begrenzt. Der Innendurchmesser des Ringstegs 8 entspricht dem Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung 3, so dass zwischen dem Ringsteg 8 und dem Werkzeugschaft nach dem Einschrumpfen des Werkzeugs möglichst kein Ringspalt besteht.
Bei der gezeigten Ausführung ist die Deckscheibe 4 in eine Vertiefung 9 an der Vorderseite des Aufnahmekörpers 2 eingesetzt und z.B. durch Verschweißen unlösbar mit dem Aufnahmekörper 2 verbunden. Dadurch kann die Deckscheibe 2 die Verformung des Aufnahmekörpers 2 bei der zum Einschrumpfen des Werkzeugs in den Aufnahmekörpers 2 erforderlichen Erwärmung und Abkühlung entsprechend mitmachen und auch der Ringsteg 8 kann nach dem Einschrumpfen des Werkzeugs möglichst zur Anlage an dem Werkzeugschaft gelangen. Das dem Stau- und Sammelraum 7 zugeführte Kühlmittel soll über die schlitzförmigen Auslassöffnungen 5 und nicht über einen Ringspalt zwischen dem Ringsteg 8 und dem Werkzeugschaft austreten.
In Figur 2 ist erkennbar, dass innerhalb des Aufnahmekörpers 2 in Längsrichtung verlaufende Bohrungen als Kühlmittelzufuhrkanäle 10 angeordnet sind, die sich von den radialen Bohrungen 6 bis zum Stau- und Sammelraum 7 erstrecken. Über die Bohrungen 6 und die Kühlmittelzufuhrkanäle 10 kann ein Kühlmittel in den Stau- und Sammelraum 7 und von dort über die schlitzförmigen Auslassöffnungen 5 zu einem im Aufnahmekörper 2 gespannten Werkzeug geleitet werden. Aus Figur 3 geht hervor, dass sich die Auslassöffnungen 5 in Form längerer und schmaler Schlitze in dem durch die Deckscheibe 4 gebildeten Ringsteg 8 von dessen Innenumfang in radialer Richtung sternförmig nach außen erstrecken. Durch die Ausführung der Auslassöff ungen 5 als lange und schmale Schlitze kann ein hoher Spritzwinkel auf den Schneidbereich des Werkzeugs ermöglicht und eine hohe Strömungsgeschwindigkeit erreicht werden. Dies ermöglicht eine zuverlässige und zielgerichtete Kühlung.
In Figur 5 ist ein Aufnahmekörper 2 eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schrumpffutters gezeigt. Im Unterschied zu der vorhergehenden Ausführungsform sind die Kühlmittelzuführkanäle 10 als Längsnuten am Innenumfang der Aufnahmeöffnung 3 ausgebildet. Die als Längsnuten ausgeführten Kühlmittelzuführkanäle 10 verlaufen von einem hinteren erweiterten Bereich 11 der Aufnahmeöffnung 3 zum Stau- und Sammelraum 7. Das Kühlmittel wird auch hier durch die Kühlmittelzuführkanäle 10 zu dem Stau- und Sammelraum 7 geführt.
Aus Figur 6 geht hervor, dass auch dort an der Vorderseite des Aufnahmekörpers 2 eine Vertiefung 9 zur Aufnahme einer Deckscheibe 4 vorgesehen ist. Der Stau- und Sammelraum 7 kann mehrere Stufen mit unterschiedlichen Durchmessern aufweisen, um eine optimale Stau- und Sammelwirkung und damit eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittelstroms auf die Auslassöffhungen 5 zu erreichen. In der gezeigten Ausführung setzten sich die als Längsnuten ausgebildeten Kühlmittelzuführkanäle 10 zu einem Teil auch in den Stau- und Sammelraum 7 fort, wodurch ebenfalls eine günstige Verteilung des Kühlmittelstroms erreicht wird.
Die Figuren 7 und 8 zeigen weitere Ausführungsformen von Deckscheiben 4 mit Auslassöffhungen 5 unterschiedlicher Form. In Figur 7 sind T-förmige Schlitze gezeigt, welche sich von dem Innenumfang radial nach außen erstrecken. Figur 8 zeigt mehrere in Kreismustern angeordnete Bohrungen, welche unterschiedliche Winkel bezüglich der Mittelachse der Deckscheibe 4 aufweisen. Dadurch können verschiedene Bereiche des Werkzeugs gezielt gekühlt werden. Es ist offensichtlich, dass durch die Form, Anzahl, Abmessung und Orientierung der Auslassöffnungen die Kühlmittelzuführung zum Werkzeug an eine Vielzahl von Anforderungen individuell angepasst werden kann. Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele der Deckscheiben beschränkt. So können z.B. die durch eine Variation der Form, Anzahl, Abmessung, und Orientierung der Auslassöffnungen sowie deren Lage auf der Scheibe die Kühlmittelzuführung zum Werkzeug optimiert werden.

Claims

Ansprüche
1. Schrumpffutter (1) mit einem Aufnahmekörper (2), einer im Aufnahmekörper (2) angeordneten Aufnahmeöffnung (3) für einen Werkzeugschaft, einem im vorderen Bereich der Aufnahmeöffnung (3) angeordneten Stau- und Sammelraum (7) und mindestens einem zu dem Stau- und Sammelraum (7) führenden Kühlmittelzufuhrkanal (10), wobei der Stau- und Sammelraum (7) durch einen am vorderen Ende der Aufnahmeöffnung (3) angeordneten Ringsteg (8) nach vorne begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Ringstegs (8) so an den Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung (3) angepasst ist, dass zwischen dem Ringsteg (8) und dem Werkzeugschaft möglichst kein Ringspalt besteht, und dass im Ringsteg (8) mehrere Auslassöffnungen (5) für den Austritt eines über den Kühlmittelzufuhrkanal (10) in den Stau- und Sammelraum (7) geleiteten Kühlmittels nach außen vorgesehen sind.
2. Schrumpffutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Innendurchmesser des Ringstegs (8) dem Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung (3) entspricht.
3. Schrumpffutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Ringsteg (8) durch eine am vorderen Ende des Aufnahmekörpers (2) angeordnete und mit diesem fest verbundene Deckscheibe (4) gebildet wird.
4. Schrumpffutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Deckscheibe (4) in eine Vertiefung (9) am vorderen Ende des Aufnahmekörpers (2) eingesetzt ist.
5. Schrumpffutter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Deckscheibe (4) mit dem Aufnahmekörper (2) verschweißt ist.
6. Schrumpffutter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnungen (5) als schmale Schlitze und/oder Langlöcher und/oder Bohrungen ausgebildet sind.
7. Schrumpffutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöff ungen (5) aus mehreren Reihen von Bohrungen gebildet sind.
8. Schrumpffutter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die als
Bohrungen gebildeten Auslassöffnungen (5) verschiedene Winkel bezüglich der Mittelachse des Schrumpffutters aufweisen.
9. Schrumpffutter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelzufuhrkanäle (10) als Bohrungen innerhalb des Aufnahmekörpers (2) ausgebildet sind.
10. Schrumpffutter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelzufuhrkanäle (10) als Längsnuten am Innenumfang der Aufnahmeöffnung (3) ausgebildet sind.
11. Schrumpffutter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelzuführkanal (10) und die Auslassöffhungen (5) in Umfangsrichtung des Aufnahmekörpers (2) zum Teil oder vollständig zueinander versetzt sind.
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